《九年级物理教案全册教案》由会员分享,可在线阅读,更多相关《九年级物理教案全册教案(168页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、1机械能 1动能和势能 (一)教学目的 1了解能量的初步概念。 2知道什么是动能及影响动能大小的因素。 3知道什么是势能及影响势能大小的因素。 4知道什么是机械能及机械能的单位。 (二)教具 斜槽,钢球,木块,橡皮筋,压缩弹簧等。 (三)教学过程 1复习 鉴于能量和功的概念有密切的联系,所以通过“怎样才算做了功”的提问,引导学生进一步理解力 的作用成效、功的两要素。 当一个力作用在物体上,物体在这个力的作用下,沿力的方向上通过了一段距离,这个力的作用有 了成效,就说这个力做了功。 出示一木块,并将其置于水平桌面上。说明木块受重力的作用,但木块没有在重力方向上运动,所 以重力对木块没有做功。继而
2、用手推动木块,使木块运动一段距离。在此过程中,重力仍然没有做 功,手的推力做了功。进而强调力和在力的方向上通过的距离是功的两要素,且功的大小就等于两 者的乘积。 2引入新课 出示斜槽,并演示钢球从斜槽上滚下,在水平桌面上撞击木块,使木块移动了一段距离。让学生分 析碰撞过程中,做没做功? 利用学生分析的结果“钢球对木块做了功”引入能量的概念:一个物体能够做功,我们就说它具有 能量。可见物理学中,能量和功有着密切的联系,能量反映了物体做功的本领。 不同的物体做功的本领也不同。一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量越大。 3进行新课 物体具有能量的形式是多种多样的,以后我们将逐步认识各种形式的能
3、量。刚才的实验中钢球撞击 木块能够做功,但若将钢球停靠在木块一侧(边讲边演示) ,这时的钢球并不能推动木块做功。只 有运动的钢球才能推动木块做功。 (1)动能:物体由于运动而能够做功,它们具有的能量叫做动能。 引导学生广泛地列举事例,说明运动的空气、水和各种物体都能够做功,而具有动能。概括出“一 切运动的物体都具有动能。 ” 列举事例说明:运动的物体具有的动能多少不尽相同。如狂风能吹倒大树,而微风只能使树枝摇动。 进而通过演示实验,概括出决定物体动能大小的因素。 演示课本图 1-1 实验,实验可分三步: 将同一个钢球,从斜面不同高度滚下,让学生观察钢球将木块推动的距离。木块被推动的距离不 同,
4、说明钢球对木块做的功不同。木块被推动得越远,表明钢球的动能越大。实验说明:从不同高 度滚下的钢球,具有不同的动能。 上面的实验表明钢球从较高处滚下时具有的动能大。那么钢球从不同的高度滚下时有什么不同呢? 我们可通过观察实验来得到结论。将质量相同的两个钢球,同时从斜槽的最高点和接近斜槽底部的 位置释放。从最高点滚下的钢球能在水平槽上追上从接近底部滚下的钢球。实验表明从高处滚下的 钢球速度大。从而得到结论:物体的动能与速度有关,速度越大,物体的动能越大。 换用不同质量的钢球,从同一高度让其滚下,让学生观察钢球推动木块的距离。从而得出结论: 运动物体的质量越大,动能就越大。2演示实验之后,总结实验结
5、果:运动物体的速度越大,质量越大,动能就越大。 (2)势能:物体由于运动的原因而具有动能,物体还可能由于其他的原因而具有能量。例如,同学们 都玩过用橡皮筋弹射纸弹的游戏,拉长的橡皮筋能给纸弹一个力,并推动纸弹移动一段距离,从而 对纸弹做了功。同样拉弯的弓,压缩的弹簧也能够做功,它们都具有能量,这种能量叫做弹性势能, 它是由于物体发生弹性形变而具有的能量。 解释弹性形变:物体受到外力作用而发生的形状变化,叫做形变。如果外力撤消,物体能够恢复原 状,这种形变叫做弹性形变。列举事例说明物体的弹性形变。如:拉长的弹簧,压扁的皮球,弯曲 的钢锯条,上紧的钟表发条等。 利用课本图 1-4 的实验,阐明物体
6、的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大。为节省课堂时间, 课前将两个性质相同弹簧,按照课本图 1-4 压缩到不同的长度。先后将拉紧弹簧的绳烧断,两次砝 码被弹起的高度不同。弹簧压得越紧,放松时它做的功越多,表示它的弹性势能越大。 被举高的重物,也能够做功。例如:举高的铅球,落地时能将地面砸个坑;举高的夯落下时能把木 桩打入地里。举高的物体具有的能量叫重力势能。 列举事例说明:物体的质量越大,举得越高,它具有的重力势能越大。如:举起同样高度的铅球和 乒乓球,铅球落下时做的功多,具有的重力势能大。铅球举得越高,具有的重力势能就越大。 引导学生讨论树上结的苹果是否具有重力势能?通过讨论使学生理解“一
7、个物体能够做功”的含义。 能够做功只是说物体具有了做功的“本领” ,但不一定做了功。树上结的苹果虽然没有做功,但只 要它从树上掉下来就能做功,所以我们说它具有重力势能。 (3)机械能:让学生分析静止在桌面上的钢球是否具有能量?(具有重力势能)继而让学生分析在桌 面上滚动的钢球具有什么能?通过分析得知滚动的钢球既有动能,又有势能。 动能和势能统称为机械能。一个物体既有动能,又有势能,那么动能和势能的和就是它的总机械能。(4)能量的单位:从前面的讨论,我们可以认识到能量是跟做功有密切联系的概念,能量反映了物体 具有做功的本领,能量的大小可以用能够做功的多少来衡量。因此,动能、势能和机械能的单位跟
8、功的单位相同,也是焦耳。 4小结 通过以下问题的讨论,进一步帮助学生理解能量、动能、势能、机械能等概念及机械能的单位。 (1)高山上有一块大石头,稳稳地待在那里,它有没有能量?有什么能量? (2)列举几个物体具有动能、重力势能、弹性势能的事例。 (3)在空中飞行的球,它具有的重力势能是 5 焦,具有的动能是 4 焦,这只球具有的总机械能是多少?(4)在同一高度铅球和棒球具有的重力势能不相等,若使它们的重力势能相等,可采取哪些方法? (5)从斜槽上端滚下的小球,它有没有重力势能?在它下滚的过程中重力势能的大小有没有变化?为 什么?在滚下的过程中有没有动能?它的动能有没有变化?为什么? (四)说明
9、 1能是物理学的重要概念之一,但它比较抽象。对于初中学生来说,认识它比较困难。应紧扣教 材,从理解“一个物体能够做功”的含义来认识能量。这实际上是说“能是物体做功的本领” 。尽 管这种说法不甚严谨,但比较通俗、易懂。 2关于动能,应讲明运动的物体能够对其他物体施力,并推动物体做功,所以它具有能量。因为 容易讲清弹性形变的物体对别的物体施力并做功,便于学生理解,所以将弹性势能提到重力势能之 前讲。 3势能应是物体系统(有保守力作用的)所共有。举高的重锤能够做功,应当是重锤和地球组成 的系统具有势能。而重力势能表现它做功本领时,通常有一个重力势能先转化为动能的过程。但在 本节课中都不宜引入这些内容
10、。只能让学生粗略地知道,举起的物体能够做功。34势能的大小是相对的。对初中学生来说也不能引入势能的相对性。只能统一地用地面做为零势 能面来分析问题。 5小结中的问题(5),暗含着势能和动能的转化,目的为下一节课作准备。42动能和势能的转化 (一)教学目的 1知道动能和重力势能、弹性势能可以相互转化,并能举例说明。 2能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能相互转化的简单物理现象。 (二)教具 滚摆、单摆,斜槽,弹簧片,木球,人造地球卫星的挂图等。 (三)教学过程 1复习 手持粉笔头高高举起。以此事例提问:被举高的粉笔具不具有能量?为什么? 2引入新课 学生回答提问后,再引导学生分析粉笔头下落的过
11、程。首先提出,当粉笔头下落路 过某一点时,粉笔头具有什么能量?(此时既有重力势能,又有动能)继而让学生 比较在该位置和起始位置,粉笔头的重力势能和动能各有什么变化?(重力势能减 少,动能增加) 3进行新课 在粉笔头下落的过程,重力势能和动能都有变化,自然界中动能和势能变化的事例 很多,下面我们共同观察滚摆的运动,并思考动能和势能的变化。 实验 1:滚摆实验。 出示滚摆,并简单介绍滚摆的构造及实验的做法。事先应在摆轮的侧面某处涂上鲜 明的颜色标志,告诉学生观察颜色标志,可以判断摆轮转动的快慢。 引导学生复述并分析实验中观察到的现象。开始释放摆轮时,摆轮在最高点静止, 此时摆轮只有重力势能,没有动
12、能。摆轮下降时其高度降低,重力势能减少;摆轮 旋转着下降;而且越转越快,其动能越来越大。摆轮到最低点时,转动最快,动能 最大;其高度最低,重力势能最小。在摆轮下降的过程中,其重力势能逐渐转化为 动能。 仿照摆轮下降过程的分析,得出摆轮上升过程中,摆轮的动能逐渐转化为重力势能。实验 2:单摆实验。 此实验摆绳宜长些,摆球宜重些。最好能挂在天花板上,使单摆在黑板前,平行于 黑板振动,以便在黑板上记录摆球运动路线中左、右最高点和最低点的位置。分析 单摆实验时,摆球高度的变化比较直观,而判断摆球速度大小的变化比较困难,可 以从摆球在最高点前后运动方向不同,分析摆球运动到最高点时的速度为零,作为 这一难
13、点的突破口。顺便指出像单摆这种往复的运动,在物理学中叫做振动。 综述实验 1、2,说明动能和重力势能是可以相互转化的。 实验 3:弹性势能和动能的相互转化。 演示课本图 17 动能和弹性势能的转化实验。实验可分两步做。首先手持着木球 将弹簧片推弯,而后突然释放木球,木球在弹簧片的作用下在水平槽内运动。让学5生分析在此过程中,弹性势能转化为动能。第二步实验,让木球从斜槽上端滚下, 让学生观察木球碰击弹簧片的过程。然后,依据课本图 17,甲乙图和乙丙 图分析动能转化为弹性势能和弹性势能转化为动能的过程。得出:动能和弹性势能 也是可以相互转化的。 自然界中动能和势能相互转化的事例很多。其中有一些比较
14、直观,例如:物体从高 处落下、瀑布流水等这些事例也可以让学生列举,说明动能和势能的相互转化。有 些事例比较复杂,例如:踢出去的足球在空中沿一条曲线(抛物线)运动过程中, 动能和势能是如何相互转化的呢?(板画足球轨迹,依图分析)首先我们来分析足 球离地面的高度的变化,这是判断足球重力势能变化的依据。很明显,在上升过程 中足球的重力势能增加;在下降过程中重力势能减少。接着再分析足球的速度。足 球在最高点时不再上升,说明它向上不能再运动。所以,足球在上升过程中,速度 逐渐变小;在下降过程中速度又逐渐变大。通过以上分析,可以看到足球在上升阶 段动能转化为重力势能;在下降阶段重力势能转化为动能。 人造地
15、球卫星在运行过程中,也发生动能和重力势能的相互转化。人造地球卫星大 家并不陌生,然而围绕人造卫星,同学们还有许多的谜没有揭开。例如:人造卫星 为什么能绕地球运转而不落下来?在人造卫星内失重是怎么回事?等等,这些问题 还有待于同学们进一步学习,今天我们只讨论卫星运行过程中,动能和重力势能的 相互转化。 人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行,它的位置离地球有时近、有时远。 (出示我国发 射的第一颗人造卫星轨道图)现以我国发射的第一颗人造卫星为例,它离地球最近 时(此处叫近地点)离地面 439 公里,离地球最远时(此处叫远地点)离地面高度 是 2384 公里,它绕地球一周的时间是 114 分钟。它在近地点时
16、,速度最大,动能 最大;此时离地面最近,重力势能最小。卫星由近地点向远地点运行时动能减小, 重力势能增大,动能向重力势能转化。直到远地点时,动能最小,重力势能最大。 卫星由远地点向近地点运行时,重力势能向动能转化。在卫星运行过程中,不断地 有动能和势能的相互转化。 4小结 通过“想想议议”问题的讨论,进一步认识动能和势能的相互转化。 (1)在动能和势能的相互转化过程中,必定有动能和势能各自的变化,而且是此增彼 减。 (2)动能的增减变化,要以速度增减来判断。 (3)重力势能的增减变化,要以物体离地面高度的增减变化来判断。 (4)判断弹性势能的增减,要根据弹性形变大小的变化。 说明 1滚摆实验能直观地表现动能和势能的转化。它的优点在于能量转化的过程比较 缓慢,摆轮高度变化明显、直观,摆轮转动快慢变化也能直接观察。实验中应充分 发挥上述优点,为此要注意以下几点。6(1)摆轮的轴应相对细些,以减缓摆轮的升降速度。固定摆绳时,应穿过轴的横孔, 不宜用缠绕的方法固定,以防打滑。 (2)要在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志,便于观察摆轮速度